Astronomowie odkryli dowody na istnienie niespodziewanie silnych pól magnetycznych na powierzchni niektórych gwiazd, co stanowi wyzwanie dla obecnych modeli ich ewolucji.
W gwiazdach takich jak nasze Słońce magnetyzm powierzchniowy jest ściśle związany z rotacją gwiazdy. Silne pola magnetyczne są obserwowane w obszarach plam słonecznych, będących rejonami magnetycznymi na powierzchni gwiazdy, i wpływających na różne zjawiska związane z pogodą kosmiczną. Dotychczas uważano, że gwiazdy o niskiej masie – czyli ciała niebieskie o masie mniejszej niż nasze Słońce, które mogą obracać się bardzo szybko lub stosunkowo wolno – wykazują bardzo niski poziom aktywności magnetycznej. Dlatego uważano, że są one idealnymi gwiazdami macierzystymi dla potencjalnie zamieszkiwanych egzoplanet.
W nowym badaniu opublikowanym 17 lipca 2023 roku w The Astrophysical Journal Letters, naukowcy z The Ohio State University przedstawiają nowy wewnętrzny mechanizm, który nazywają oddzieleniem rdzenia od otoczki. Mechanizm ten polega na tym, że powierzchnia i jądro gwiazdy zaczynają obracać się z tą samą prędkością, a następnie oddalają się od siebie. Według badaczy, ten proces może być odpowiedzialny za wzmocnienie pól magnetycznych na chłodnych gwiazdach. Jest to istotne odkrycie, ponieważ intensyfikacja pól magnetycznych może prowadzić do wzmożonego promieniowania przez miliardy lat. Ma to znaczenie dla potencjalnego zamieszkania egzoplanet znajdujących się w pobliżu tych gwiazd.
Badania były możliwe dzięki nowatorskiej technice opracowanej przez dwoje członków zespołu, która ma na celu wykorzystanie i scharakteryzowanie pomiarów plam gwiazdowych i pola magnetycznego.
Chociaż gwiazdy o małej masie są najczęściej występującymi gwiazdami w Drodze Mlecznej i często posiadają planety, naukowcy wiedzą o nich stosunkowo niewiele.
Przez dziesięciolecia zakładano, że procesy fizyczne zachodzące w małomasywnych gwiazdach odpowiadają procesom zachodzącym w gwiazdach typu słonecznego. Z uwagi na to, że gwiazdy stopniowo tracą swój moment pędu w wyniku rotacji, astronomowie mogą wykorzystać wirowanie jako narzędzie do lepszego zrozumienia natury procesów fizycznych w gwiazdach oraz ich interakcji z towarzyszami i otoczeniem. Niemniej, istnieją sytuacje, w których zegar rotacji gwiazd zdaje się zatrzymać, jak zauważa Cao.
Wykorzystując dostępne publiczne dane z Sloan Digital Sky Survey (SDSS), zespół naukowców przeprowadził badania na próbce 136 gwiazd w gromadzie M44, znanej również jako Praesepe. Ich odkrycie wykazało, że pola magnetyczne w gwiazdach o niskiej masie w tym obszarze są znacznie silniejsze niż można to wyjaśnić przy użyciu obecnych modeli. Badanie to daje nowe spojrzenie na fizykę gwiazd o małej masie oraz rzuca wyzwanie istniejącym teoriom.
Wcześniejsze badania gromady M44 wykazały obecność wielu gwiazd, które nie zgadzają się z obecnymi teoriami ewolucji rotacyjnej. Jednak jednym z najbardziej interesujących odkryć zespołu Cao było ustalenie, że pola magnetyczne tych gwiazd mogą być niezwykle silne, przewyższając przewidywania obecnych modeli. To odkrycie rzuca nowe światło na nasze zrozumienie ewolucji i dynamiki tych gwiazd oraz stawia wyzwanie dla istniejących teorii.
Dostrzeżenie związku między wzmocnieniem magnetycznym a anomaliami rotacyjnymi było niezwykle ekscytujące – powiedziała Cao. Wskazuje to, że w grę może wchodzić jakaś interesująca fizyka. Zespół postawił również hipotezę, że proces synchronizacji jądra i otoczki gwiazdy może indukować magnetyzm występujący w tych gwiazdach, który miałby zupełnie inne pochodzenie niż ten obserwowany na Słońcu. Znajdujemy dowody na to, że istnieje inny rodzaj mechanizmu dynamo napędzającego magnetyzm tych gwiazd – powiedziała Cao. Ta praca pokazuje, że fizyka gwiazd może mieć zaskakujące implikacje dla innych dziedzin.
Według badania, odkrycia te mają ważne implikacje dla naszego zrozumienia astrofizyki, w szczególności w poszukiwaniu życia na innych planetach. Gwiazdy doświadczające tego zwiększonego magnetyzmu prawdopodobnie będą uderzać w swoje planety wysokoenergetycznym promieniowaniem – powiedziała Cao. Przewiduje się, że efekt ten może trwać miliardy lat na niektórych gwiazdach, więc ważne jest, aby zrozumieć, co może to zrobić z naszymi wyobrażeniami o przydatności do zamieszkania.
Odkrycia zespołu Cao, choć rzucają nowe światło na nasze rozumienie ewolucji gwiazd, nie powinny ograniczać poszukiwań życia na egzoplanetach. W rzeczywistości, dzięki dalszym badaniom, odkrycia zespołu mogą pomóc nam uzyskać lepszy wgląd w to, gdzie powinniśmy szukać układów planetarnych zdolnych do posiadania życia. Cao jest przekonana, że odkrycia jej zespołu będą miały istotne znaczenie dla rozwoju lepszych symulacji i teoretycznych modeli ewolucji gwiazd. Dzięki temu będziemy mogli jeszcze lepiej zrozumieć procesy zachodzące w gwiazdach i ich wpływ na powstawanie życia na innych planetach.
Więcej informacji:
- Astronomers discover striking evidence of ‘unusual’ stellar evolution
- Core-envelope Decoupling Drives Radial Shear Dynamos in Cool Stars
Źródło: OSU
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Wizja artystyczna ewolucji gwiazdy i jej egzoplaneta. Źródło: Getty Images
